[实用新型]便携式全数字继电保护暂态闭环测试仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种便携式全数字继电保护暂态闭环测试仪，属电力系统继电保护测试技术领域。

背景技术

目前，国内在继电保护装置的测试中动态模拟实验系统得到了广泛的应用，近几年电力系统实时仿真器(如RTDS)也得到了大量的应用，这两种试验系统能够比较真实地模拟电力系统中的故障暂态过程，并且可同时提供多个电气量输出点，可以同时满足多个继电保护测试的要求，但是它们共同的缺点是设备昂贵，结构复杂，使用费用高，维护费用也比较高。目前只有少数的单位拥有这两种设备，大大限制了它们的推广应用。

另一方面，数字化变电站保护校验相对复杂，在变电站运行的条件下对部分间隔保护校验的难度很大，目前的常规继电保护校验装置无法提供数字化保护所需的电流量和电压量，因为电流量和电压量必须经过合并器才能进入保护装置，而要完成试验必须自带合并器提供模拟试验中的电流量和电压量，要完成母差保护这类需要大量电流电压量的保护校验便显得尤为困难。

目前，国内出现了一些符合IEC 61850标准的测试装置。然而，当前面世的测试装置局限于将传统继电保护静态测试的功能移植到数字化的继电保护测试仪中(即传统测试功能+IEC61850通信接口)，测试装置没有仿真计算的功能，只是将事先存储的信号按照一定次序进行回放，因此这些测试装置只能针对单个的二次设备进行简单的开环测试，不能模拟系统的动态过程以及对多套装置进行测试。

发明内容

本实用新型的目的是，针对现有的测试装置不能模拟系统的动态过程以及对多套装置进行测试，本实用新型应用数字动态实时仿真系统，提供一种基于IEC 61850标准的便携式全数字继电保护暂态闭环测试仪。

实现本实用新型的技术方案是：

本实用新型测试仪主要由测试系统主机(1)，PCI总线扩展器(2)，IEC61850通信卡(3)，信号扩展器(4)，光纤以太网(5)，继电保护装置(6)，GOOSE以太网(7)，GOOSE网络交换机(8)及数字故障录波器(9)等组成。所述测试系统主机的暂态仿真软件和IEC 61850高速通信卡有机结合，在暂态仿真软件上搭建数字仿真系统，对电力系统进行动态实时仿真，并将继电保护装置测试所需的电压、电流等信号经IEC 61850高速通信卡的光纤以太网通信接口输出遵循IEC61850-9-1、IEC61850-9-2的数字信号。同时，受测试的继电保护装置的GOOSE响应报文实时反馈回计算机形成闭环测试。

本实用新型应用数字动态实时仿真系统实现测试仪的功能采用以下技术：

1、将实时仿真软件和基于IEC 61850的高速通信卡有机组合在一起。其中，实时仿真软件应用数字动态实时仿真系统(Digital Dynamic Real TimeSimulator，简称DDRTS)的硬件包括：完成PCI总线协议转换的32位PCI总线接口、完成PCI总线与DSP快速缓存和数据交换的大容量的32位FIFO、8位并行FLASH、最大1024Kx32bit静态RAM、TI公司的32位浮点DSP、3个100Mbps以太网接口芯片、3个155Mbps多/单模光纤接口模块、信号同步接口、提供各种所需逻辑的可编程逻辑阵列CPLD。

2、采用多CPU微机运行DDRTS仿真系统软件平台。高速实时地进行数据计算、分析、绘图、人机交互等处理，并提供多个PCI总线插槽给高速通信卡，完成对IEC61850的协议转换，通过底层的WINDOWS的PCI总线驱动程序快速完成与高速通信卡的数据交换。

3、通信卡和微机通过两个FIFO(First-In-First-Out，先进先出)内存交换数据。一块FIFO存储器为仿真数据缓冲区，微机写而通信卡读；另一块为返回状态数据区，通信卡写而微机读。两类数据的流动是单向的，相接又形成闭环。通信卡和微机的数据必须遵从相互约定的一套协议规范。

4、实现实时闭环测试。在仿真软件平台上搭建数字仿真系统，对电力系统进行动态实时仿真，并将继电保护装置测试所需的电压、电流等信号经通信卡输出。同时，受测试的继电保护装置的响应信号可实时反馈回计算机形成闭环测试。

5、IEC61850通信卡内部多路光纤以太网端口的之间同步由板上DSP处理器控制，IEC61850通信卡之间的同步，统一由一个外部硬件同步信号控制，实现同步功能，各卡之间的同步转换命令时间误差小于1us。如果每个测试节点需要带多套二次设备，则需要配置信号扩展器，每个信号扩展器可以将一个合并单元的信息同步扩展到最多24个光口。